产品结构设计-塑料件.ppt

1、塑料件结构设计,西北工业大学工业设计系 吴 通,1、术语和定语 1.1 缩水、缩痕 制品表面产生凹陷的现象,由塑胶体积收缩产生，常见于局部内厚区域，如加强肋或 柱位与面交接区域。 1.2 缩孔 制品局部肉厚处在冷却过程中由于体积收缩所产生的真空泡，叫缩孔。 1.3 气泡 塑胶熔体含有空气、水份及挥发性气体时，在注塑成型过程空气、水份及挥发性气体 进入制品内部而残留的空洞叫气泡。 1.4 缺胶、不饱模 塑胶熔体未完全充满型腔。 1.5 毛边、批锋 塑胶熔体流入分模面或镶件配合面将发生锁模力足够，但在主浇道与分 流道会合处产 生薄膜状多余胶料为 1.6 烧焦 一般所谓的烧焦，包括制品表面因塑胶降解

2、导致的变色及制品的填充末端焦黑的现象； 烧焦是指滞留型腔内的空气在塑料熔体填充时未能迅速排出（困气），被压缩而显著升 温，将材料烧焦。,通用塑胶零件设计,1.7 熔接痕、夹水纹 模具采用多浇口进浇方案时，胶料流动前锋相互汇合；孔位和障碍物区域，胶料流动前锋也会被一分为二；壁厚不均匀的情况也会导致熔接痕。 1.8 喷痕、蛇纹 高速通过浇口的塑胶熔体直接进入型腔，然后接触型腔表面而固化，接着被随后的塑 胶熔体推挤，从而残留蛇行痕迹。侧浇口，塑胶经过浇口后无滞料区域或滞料区域不 充足时，容易产生喷痕。 1.9 银丝、银条 制品表面或表面附近，沿塑料流动方向呈现的银白色条纹。 银丝的产生一般是塑胶中的

3、水分或挥发物或附着模具表面的水分等气化所致，注塑机 螺杆卷入空气有时也会产生银条。 1.10破裂、龟裂 制品表面裂痕严重而明显者为破裂，制品表面呈毛发状裂纹，制品尖锐角处常呈现此 现象谓之龟裂，也常称为应力龟裂。 1.11表面光泽不良 制品表面失去材料本来的光泽，形成乳白色层膜、模糊状态等皆可称为表面光泽不 良。,通用塑胶零件设计,1.12 翘曲变形 制品因壁厚或是成形时冷却不均匀而产生收缩比例不同，从而形成制品变形或是扭 曲。 1.13 流痕 塑胶熔体流动的痕迹，以浇口为中心而呈现的条纹波浪形状。 2、材料的选择 塑胶材料的种类繁多，对不同类型的产品有不同要求，对于我公司的产品塑胶产品的 设

4、计，要充分考虑到产品使用的场合及工作环境，比如满足温度要求、防火或生物兼容性 要求。对于有防火要求的，有不同材料的防火等级（包括GE，奇美，TORAY，BAYER， 台化），对于需要防火级材料时，我们只要向供应商索取到材料证明的编号即可。对于基 于什么样的思路去考虑选材呢，如果有兴趣可以参考一下附件，我从网上零星下载的一些 资料：,通用塑胶零件设计,3、壁厚的选择 塑胶零件的壁厚对零件的质量影响很大，壁厚过小时成型的流动阻力大，大 形复杂的零件就很难充满型腔，塑胶壁厚的最小尺寸应满足以下几个方面的要 求： 足够的强度和刚度。 脱模时能经受脱模机构的冲击与震动 装配时能承受足够的紧固力 塑胶零件

5、规定有最小壁厚值，它随塑胶品种牌号和零件大小不同有不同，对于外壳零件， 推荐如下壁厚ABS，PC+ABS，PC, 透明PC，透明ABS，壁厚为:2.0-3.5mm一些小的 外观零件（如按键帽，灯罩，旋钮）可以做到1.2-2.0mm同一个塑胶零件的壁厚尽可能 一致，否则可能会由于壁厚不均而产生壁厚处缩水。 4、拔模斜度的设计 在塑胶零件的内表面和外表面，沿脱模方向均应设计足够的拔模斜度，否则会难以脱 模，或顶出时拉伤，擦坏塑胶零件。还有一点，拔模斜度小就蚀纹浅，会造成外观件易 脏，所以推荐如下拔模斜度：（设计斜度比纹路要求斜度大0.5度，各供应商处有自己都 有纹板）,通用塑胶零件设计,5、柱位的

6、设计 5.1 柱位的功能：通常塑胶件柱位用来支撑PCBA，固定PCBA或胶件本身，固定电子元 器件，或联接产品的前后壳，它有一个最大的好处就是高度容易调整。所以，一般情 况下，我们要尽量用柱子端面形成的平面作为支撑面。平面用几条筋位形成的平面作 为支撑面。 5.2 柱子的拔模及高度：柱子高度大于10mm时，通常都用司筒顶出，所以其拔模斜度可 以取得很小或0度。可以把内孔取为0度，外表面取为0.25度。柱子高度小于10mm时 ,模具上可能用镶件，拔模斜度可以把内孔取0.5度，外表面取1度。如希望能调整高度, 请在图上标明，要求模具加工时，考虑调整高。一般清况下，M3自攻螺钉柱的高度不 要大于30

7、mm，太高了柱子的司筒针容易被胶流冲弯变形 5.3 柱子的大小尺寸：由于高度大于10mm的柱位通常是用司筒顶出，柱子的外径和内径 就有限制。 常用的司筒的外径系列为：4.0、4.5、5、6、6.5、7、8、10、12 常用的司筒针系列为：1.5、2.0、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0,通用塑胶零件设计,其对应的关系如上表 柱位的内径是由司筒针磨小而得到的，由上表可以看出，我们不要设计壁厚小1.0mm 的柱子，也最好不设计外径不是标准值的柱位。 5.4 柱子根部的处理：通常容易出现两种情况： 缩水或阴影（或夹水纹），为了防止出现 缩水，需要把柱子根部减胶，同时把司筒针加长，如已出现阴影（

8、或夹水纹）需要把 柱子根部加胶或把司筒针作短。所以对于壁厚为3mm，柱子直径大于等于6mm时 （拧M3自攻螺订）为防缩水,在模具加工时先在柱子根部减胶。到试模时如出现阴 影，再加胶。（柱子的根部注意要求，顶针面与火山口面不等高，减少应力）,5.5 预埋螺柱的选择使用：如果需要经常拆装，或需要维修 的地方，需要使用预埋（热 压）螺柱，用普通螺钉来代替自攻螺钉, 热压或预埋螺母后胶柱不得有开裂或溢胶现象。 5.5.1 预埋螺柱与塑胶件联接的开裂问题： 由于预埋螺柱冷确时的尺寸变化与塑胶件的收缩值相差太大，会使预埋螺柱的周围产 生很大的内应力，而造成塑胶件开裂，对于高刚性的工程塑料更为严重。基于内应

9、力比较 大，PC正常情况下禁用预埋，PC+ABS也不推荐，特别对与预埋螺柱数量多于4时，还有 螺柱不等高的，造成螺柱种类太多，容易出错；同时，还有因为放置时间过长，会造成注 塑机料筒里材料由于高温时间过长而变质。下面列出M2、M2.5、M3、M4自攻螺丝柱， 仅供参考，具体设计参数请参照胶件螺孔设计尺寸一般要求,通用塑胶零件设计,6、加强筋位的设计 加强筋的作用是增加塑胶零件的强度，和避免零件变形，如果单用增加壁厚的办法来 提高塑胶零件的强度，常常是不合理的，其一是容易出现缩水，其二是提高了注塑成本， 加强筋不要设计的过厚，否则容易在其根部出现缩水，也不要太薄，太薄了易出现走胶不 齐。推荐的厚

10、度为:模具加工为大水口时，零件加强筋根部厚度小于壁厚的1/2.筋的顶部厚 度不要小于1mm. 模具加工为小水口时，零件加强筋根部厚度小于壁厚的2/5，筋的顶部 厚度不要小于0.8mm。关于加强筋的拔模斜度：对于通常的加强筋，其两侧的拔模斜度可 按以上厚度要求取。对于高度有特别要求的加强筋，可取两侧0.1-0.25度,这时的加强筋 就会要做镶件。如果可能的话，在加强筋上增加柱位，可以帮助出模。(如下图),通用塑胶零件设计,柱位上的加强筋：胶柱在结构允许情况下必须设计加强筋。柱位上的加强筋由于是跟 柱位一起顶出，可以比普通的加强筋高得多，其高度方向上比柱位端面低1-3mm就可以 了。同时，柱位的加

11、强筋尽量对称加工，以保证柱位变形尽量小。其形状如图1，指示的 斜度为D=3-5度。 7、装饰缝（美工线）、止口、叉骨、扣位的设计，止口与叉骨的设计 对于工业产品来讲，尤其是固定类灯具产品，但如果是环境条件充许的话（对有些产 品，特别是各种灰尘或是粉尘环境下的产品，是不能有装饰缝的），最好能设计装饰缝， 设计装饰缝是为了弥补塑胶件变形带来外观的缺陷，为了保证塑胶零件之间的外形相互配 合良好，装拆方便，需要在相互配合的地方设计止口与叉骨。止口与叉骨的设计多种多 样，建议止口与叉骨的形状推荐如图2、图3所示。特别注意减胶要均匀，渐变，不要突 变，否则外观面易形成阴影。,图2,图3,通用塑胶零件设计,

12、7.1 止口设计经验 7.1.1 止口形式1） 从外观考虑，建议件1为前壳，件2为后壳，同时，若模具加工后，前后壳不齐平而需修模 时，建议前壳多加些，前壳比后壳大（D1D2）从外观上胜过后壳比前壳大（D2D1）。建 议设计时前壳D1标正公差，后壳D2标负公差。此种止口特点：外观漂亮，装饰缝大，适合较大 型零件，外壳削薄零件外观有阴影，密封性稍差。 7.1.2 止口形式2） 密封好，装饰缝小，美观，适合小型结构，对大零件易显缝。,通用塑胶零件设计,7.1.3 止口形式3） 手感稍差，适合较大型零件，有利于遮盖前后壳尺寸的误差。 7.1.4 止口形式4） 外观漂亮，装饰缝可大可小，密封很好（可加密

13、封条），要求壁厚较大，模具结构复杂。 7.1.5 前后壳间的扣位设计 在塑胶件的设计中，为了简化装配，少打螺钉，可利用塑胶的弹性设计扣位，扣位的形式 很多，这里我们要特别注意的是前后壳间的联接扣位。推荐的扣位形式如下：,图3,图4,通用塑胶零件设计,图4所示结构一般做在后壳上，图5所示结构一般做在前壳上。特别主意减胶要均匀，渐 变，不要突变。否则会在减胶处出现阴影或缩水。 8、圆角的设计 塑角零件除了使用上要求采用尖角处外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角过度，因塑胶 件的尖角处易产生应力集中，在受力或冲击震动时会发生开裂现象。甚至在脱模过程中就发生开 裂。一般推荐加工圆角用如下原则： 筋位的

14、顶部两端,R1mm 塑胶零件的中间开的方孔，四周做圆角，圆角大于零件壁厚的1/4 与塑胶件上方孔相配合的方形零件的四角做圆角 特别受力的柱子根部做圆角，约R0.5 9、常用透明零件的设计 透明材料：常用的透明材料种类很多，我们设计中常用的有透明ABS，PC，PMMA。 由于透明材料的流动性不好，所以注塑时易产生外观的问题，象透明按键帽一类的产品顶部易产 生夹水纹。透镜一类的产品在水口附近易产生指甲纹，蛇形纹。针对以上问题，设计时请注意： 透明按键帽一类的零件：顶部厚度要设计得比四周厚，型腔如果太深的话，要在水口附近局部减 胶，让胶先流到零件的顶部，再流到四周。 装饰片，透镜一类的零件：设计时请预留出较宽（大于6-8mm），较厚的水口位（大于1- 1.5mm）,模具加工时尽可能用宽大的扇形水口，流道短而粗。,通用塑胶零件设计,壁厚适当、均匀,塑料件结构设计要点,壁厚适当、均匀,不同厚度的壁之间应该有过渡部分,不同厚度的壁之间应该有过渡部分,避免倒塌,避免倒塌,表面凹痕的消除或掩盖,要有足够的脱模斜度,塑料零件结构应对称,采用组合结构,减小有拐角零件的变形,避免细长杆受压,避免内切结构,避免内切结构,避免侧孔结构,避免侧向凹陷或凸台结构,利用加强肋提高塑料件的强度和刚度,合理布置加强肋,合理布置加强肋,避免加强肋会聚,避免大型壳体顶部和底部的变形,避免薄壁容器侧壁的变形,避免尖锐